12.9 : Amplificatori BJT

I transistor a giunzione bipolare (BJT), sono componenti fondamentali nei circuiti amplificatori e funzionano come sorgenti di corrente controllate dalla tensione nella loro regione attiva. Questa caratteristica consente loro di controllare in modo efficiente la corrente del collettore, attraverso le variazioni della tensione base-emettitore. In sostanza, i BJT amplificano la potenza grazie alla loro capacità di ricevere un segnale di ingresso debole e di emettere un segnale molto più forte.

Nelle configurazioni dell'amplificatore BJT, in particolare nelle configurazioni con emettitore comune, il ruolo del transistor si estende alla conversione della transconduttanza in amplificazione di tensione. Questa conversione si ottiene convogliando la corrente di uscita attraverso un resistore. La tensione di uscita dell'amplificatore è determinata dalla caduta di tensione su questo resistore di carico, sottratta dalla tensione di alimentazione. Di conseguenza, l'amplificatore produce una tensione di uscita invertita, che è essenzialmente la tensione di ingresso, spostata dalla tensione di alimentazione. Questa inversione è un segno distintivo degli amplificatori a emettitore comune.

La curva caratteristica di trasferimento di tensione di un amplificatore BJT a emettitore comune, fornisce una rappresentazione visiva di come varia la tensione del collettore di uscita, in risposta ai cambiamenti nella tensione di base di ingresso. In particolare, la forte pendenza della curva nella regione attiva, indica dove si ottiene il guadagno massimo. Tuttavia, questa regione introduce anche una certa non linearità nella tensione di uscita.

Una polarizzazione di tensione CC dell'emettitore base, è impostata nel punto di quiescenza (punto Q) all'interno della regione attiva, per un'amplificazione stabile e lineare. Quando un piccolo segnale variabile nel tempo viene applicato sopra questa polarizzazione CC, il BJT opera all'interno di un piccolo segmento quasi lineare della curva caratteristica. Ciò si traduce nell'amplificazione della tensione del collettore di uscita. Tale configurazione è fondamentale per ottenere l’amplificazione desiderata mantenendo l’integrità della forma d’onda del segnale.

I BJT sono elementi costitutivi fondamentali per varie applicazioni elettroniche, in particolare nella creazione di circuiti amplificatori efficienti ed efficaci che migliorano la potenza del segnale senza distorsioni significative.